Ho3+-Doped Amorphous Dielectrics：Emission and Excitation Spectra of the 1.6 μm Fluorescence

Excitation spectra of the 1.6 rm emission originating from $Ho^{3＋}$：$^{5}$ I$_{5}$ \longrightarrow$^{5}$ I$_{7}$ transition in fluoride, sulfide, and selenide glasses were measured at wavelengths around 900nm where the fluorescing $^{5}$ I$_{5}$ level is located. In specific energy range where the frequency upconversion populating $^{5}$ F$_{1}$ state happens, the excitation efficiency of the 1.6 fm emission was deteriorated in fluoride and sulfide hosts. In selenide however spectral line shapes of the excitation spectrum and the '$^{5}$ I$_{8}$ \longrightarrow$^{5}$ I$_{5}$ absorption spectrum looked seemingly identical to each other. Differences in optical nonlinearity as well as electronic band gap energy of the host glasses used are responsible for the experimental observations. On the other hand, codoping of rare earths such as Tb$^{3+}$, Dy$^{3+}$, Eu$^{3+}$, and Nd$^{3+}$ was effective in decreasint the terminating $^{5}$ I$_{7}$ level lifetime. However, at the same time, some of the codopants increased unnecessary absorption at the 1.6 $\mu$m wavelengths via their ground state absorption. Though the lifetime quenching effect of Eu$^{3+}$ was moderate, it exhibited no additional extrinsic absorption at the 1.6 $\mu$m band.EX>m band.

Ho3+ 첨가 비정질 유전체 : 1.6μm 헝광의 방출 및 여기 스펙트럼

플로라이드, 설파이드 및 셀레나이드 유리에 각각 첨가된 홀뮴 이온의 $^{5}$ I$_{5}$ \$\longrightarrow$$^{5}$ I$_{7}$ 전자천이에 기인하는 1.6$\mu$m 형광의 여기 스펙트럼을 $^{5}$ I$_{5}$ 준위가 위치하는 ∼900nm 대역에서 측정하였다. $^{5}$ $F_{1}$ 준위로의 상향전이가 발생하는 특정 파장대역에서 1.6$\mu$m발광의 여기효율이 감소하는 현상이 플로라이드 및 설파이드 유리에서 관찰되었으나 셀레나이드 유리에서는 $^{5}$ I$_{8}$ \$\longrightarrow$$^{5}$ I$_{5}$ 흡수 스펙트럼과 여기 스펙트럼의 모양이 유사하였으며, 이러한 현상은 각 비정질 유전체 재료의 광학적 비선형성과 단파장쪽 투과단의 차이에 기인한다. 한편, Tb$^{3+}$ , Dy$^{3+}$ , Eu$^{3+}$ 또는 N$d^{3+}$ 이온을 공동 첨가함으로써 $^{5}$ I$_{7}$ 준위의 형광수명을 효과적으로 감소시킬 수 있으나 Eu$^{3+}$ 이온을 제외한 나머지 공동 첨가제는 기저상태 흡수를 통하여 1.6 $\mu$m 대역에서의 흡수 손실을 크게 한다. 따라서 형광수명 감소 효과가 Tb$^{3+}$ 이온보다 크지는 않지만 추가적인 흡수 손실이 없는 Eu$^{3+}$ 이온이 공동 첨가제로 더 적합하다.